[ python ] 常用模块

collections 模块

在内置数据类型（dict、list、set、tuple）的基础上，collections模块还提供了几个额外的数据类型：

•     nametuple: 生成可以使用名字来访问元素内容的tuple
•     deque: 双端队列，可以快速的从另外一侧追加和推出对象
•     OrderedDict: 计数器，主要用来计数
•     defaultdict: 有序字典
•     Counter: 带有默认值的字典

nametuple

我们知道tuple可以表示不变集合，例如，一个点的二维坐标就可以表示成：

>>> t = (1,2)

但是，看到(1, 2)，很难看出这个tuple是用来表示一个坐标的。
这时，namedtuple就派上了用场：

In [1]: from collections import namedtuple

In [2]: Point = namedtuple('Point', ['x', 'y'])

In [3]: p = Point(1, 2)

In [4]: p
Out[4]: Point(x=1, y=2)

In [5]: p.x
Out[5]: 1

In [6]: p.y
Out[6]: 2

类似的，如果要用坐标和半径表示一个圆，也可以用namedtuple定义：

#namedtuple('名称', [属性list]):
Circle = namedtuple('Circle', ['x', 'y', 'r'])

使用该属性还可以运用在纸牌游戏中，花色和数字才能确定的表示一张牌。

deque

使用list存储数据时，按索引访问元素很快，但是插入和删除元素就很慢了。因为list是线性存储，数据量大的时候，插入和删除效率很低。

deque是为了高效实现插入和删除操作的双向列表，适合用于队列和栈：

deque除了实现list的append()和pop()外，还支持appendleft()和popleft()，这样就可以非常高效地往头部添加或删除元素。

OrderedDict

使用dict时，key是无序的。在对dict做迭代时，我们无法确定key的顺序
如果要保持key的顺序，可以用OrderDict:

In [29]: from collections import OrderedDict

In [30]: d = dict([('a', 1), ('b', 2), ('c', 3)])

In [31]: d	# d 是无序的字典
Out[31]: {'a': 1, 'b': 2, 'c': 3}

In [32]: od = OrderedDict([('a', 1), ('b', 2), ('c', 3)])

In [33]: od	# od 是有序的字典
Out[33]: OrderedDict([('a', 1), ('b', 2), ('c', 3)])

注意，OrderDict 的key会按照插入的顺序排序，不是key本身排序：

In [35]: od['z'] = 1

In [36]: od['y'] = 2

In [37]: od['x'] = 3

In [38]: od.keys()	# 按照插入的Key的顺序返回
Out[38]: odict_keys(['z', 'y', 'x'])

定义的OrderDict使用方式和普通的字典一样，只是比普通的字典多了一个有序的功能

defaultdict

有如下值集合 [11,22,33,44,55,66,77,88,99,90...]，将所有大于 66 的值保存至字典的第一个key中，将小于 66 的值保存至第二个key的值中。
即： {'k1': 大于66 , 'k2': 小于66}

values = [11, 22, 33, 44, 55, 66, 77, 88, 99, 90]

my_dict = {}

for value in values:
    if value > 60:
        if 'k1' in my_dict:
            my_dict['k1'].append(value)
        else:
            my_dict['k1'] = [value, ]
    elif value < 60:
        if 'k2' in my_dict:
            my_dict['k2'].append(value)
        else:
            my_dict['k2'] = [value, ]

print(my_dict)

from collections import defaultdict

values = [11, 22, 33,44,55,66,77,88,99,90]

my_dict = defaultdict(list) # 设置字典中，每个元素都是一个list，list的key值由下面随意定义

for value in values:
    if value > 60:
        my_dict['k1'].append(value)
    elif value < 60:
        my_dict['k2'].append(value)


print(my_dict)
print(my_dict['aaaaaaa']) # 随意定义的key值都会对应一个list

# 执行结果：
# []
# defaultdict(<class 'list'>, {'k1': [66, 77, 88, 99, 90], 'asdfadfasdf': [], 'k2': [11, 22, 33, 44, 55]})

使用dict时，如果引用的Key不存在，就会抛出KeyError。如果希望key不存在时，返回一个默认值，就可以用defaultdict：

注意：使用 defaultdict 设置默认值是无法使用常量的，如果要设置常量为默认值，需要借助 lambda来设置，如下：

In [39]: from collections import defaultdict

In [40]: dd = defaultdict(lambda: 'N/A')	# 借助 lambda 来设置常量 'N/A'

In [41]: dd['key1'] = 'abc'	

In [43]: dd['key1']	# 'key1'存在
Out[43]: 'abc'

In [44]: dd['key2']	# 'key2'不存在则返回默认值
Out[44]: 'N/A'

Counter

Counter类的目的是用来跟踪值出现的次数。它是一个无序的容器类型，以字典的键值对形式存储，其中元素作为key，其计数作为value。计数值可以是任意的interger（包括0和负数）。

In [45]: from collections import Counter

In [46]: c = Counter('adfasdfawrsadfadfasdfzcv')

In [47]: print(c)	# 统计每个字符出现的次数并生成一个字典类型
Counter({'a': 6, 'f': 5, 'd': 5, 's': 3, 'w': 1, 'c': 1, 'v': 1, 'r': 1, 'z': 1})

In [48]: print(c['a'])	# 可以单独获取某个字符的次数，使用方法和字典取值一样
6

时间模块：time

和时间有关系的我们就要用时间模块。在使用模块之前，应该首先导入这个模块。

#常用方法
1.time.sleep(secs)
(线程)推迟指定的时间运行。单位为秒。
2.time.time()
获取当前时间戳

表示时间的三种方式：

在python中，通常有这三种方式来表示时间：时间戳、元组、格式化的时间字符串：
（1）时间戳（timestamp）: 通常来说，时间戳表示的是从1970年1月1日00:00:00开始按秒计算的偏移量。
（2）格式化的时间字符串（Format String）：'1990-12-06'

%y 两位数的年份表示（00-99）
%Y 四位数的年份表示（000-9999）
%m 月份（01-12）
%d 月内中的一天（0-31）
%H 24小时制小时数（0-23）
%I 12小时制小时数（01-12）
%M 分钟数（00=59）
%S 秒（00-59）
%a 本地简化星期名称
%A 本地完整星期名称
%b 本地简化的月份名称
%B 本地完整的月份名称
%c 本地相应的日期表示和时间表示
%j 年内的一天（001-366）
%p 本地A.M.或P.M.的等价符
%U 一年中的星期数（00-53）星期天为星期的开始
%w 星期（0-6），星期天为星期的开始
%W 一年中的星期数（00-53）星期一为星期的开始
%x 本地相应的日期表示
%X 本地相应的时间表示
%Z 当前时区的名称
%% %号本身

（3）元组（struct_time）：struct_time元组共有9个元素：（年、月、日、时、分、秒，一年中第几周，一年中第几天等）

首先，我们先导入time模块，来认识一下python中表示时间的几种格式：

In [1]: from collections import namedtuple
In [49]: import time

In [50]: time.time()
Out[50]: 1539398412.6536071	# 时间戳

In [51]: time.strftime('%Y%m%d %X')
Out[51]: '20181013 10:40:40'	# 格式化时间

In [52]: time.localtime()
Out[52]: time.struct_time(tm_year=2018, tm_mon=10, tm_mday=13, tm_hour=10, tm_min=40, tm_sec=47, tm_wday=5, tm_yday=286, tm_isdst=0)	# 结构化时间

小结：时间戳是计算机能够识别的时间；时间字符串是人能够看懂的时间；元组则是用来操作时间的

三种格式之间的转换

In [6]: time.localtime(1500000000)
Out[6]: time.struct_time(tm_year=2017, tm_mon=7, tm_mday=14, tm_hour=10, tm_min=40, tm_sec=0, tm_wday=4, tm_yday=195, tm_isdst=0)

In [7]: time.mktime(time.localtime(1500000000))
Out[7]: 1500000000.0

In [12]: time.strftime('%Y%m%d %H:%M:%S', time.localtime(1500000000))
Out[12]: '20170714 10:40:00'

In [14]: time.strptime('20170714 10:40:00', '%Y%m%d %H:%M:%S')
Out[14]: time.struct_time(tm_year=2017, tm_mon=7, tm_mday=14, tm_hour=10, tm_min=40, tm_sec=0, tm_wday=4, tm_yday=195, tm_isdst=-1)

In [16]: time.asctime(time.localtime(1500000000))
Out[16]: 'Fri Jul 14 10:40:00 2017'

In [17]: time.ctime(1500000000)
Out[17]: 'Fri Jul 14 10:40:00 2017'

作业：

　　计算2008-1-1 00:00:00 到现在过去了几年几月几日几时几分几秒

import time

true_time = time.strptime('2008-1-1 00:00:00', '%Y-%m-%d %H:%M:%S')
now_time = time.localtime(time.time())
print('2008-现在过去了%d年%d月%d日%d时%d分%d秒' % (now_time.tm_year - true_time.tm_year,
                                        now_time.tm_mon - true_time.tm_mon,
                                        now_time.tm_mday - true_time.tm_mday,
                                        now_time.tm_hour - true_time.tm_hour,
                                        now_time.tm_min - true_time.tm_min,
                                        now_time.tm_sec - true_time.tm_sec))

 随机模块：random模块

# 随机小数
In [2]: random.random()	
Out[2]: 0.2835506853671552	# 大于0且小于1之间的小数

In [3]: random.uniform(1,3) # 大于1小于3的小数
Out[3]: 2.6577326276294753

# 随机整数
In [4]: random.randint(1,5)	# 大于等于1且小于等于5之间的整数
Out[4]: 2

In [5]: random.randrange(1, 10, 2)	# 大于等于1且小于10之间的奇数
Out[5]: 9

# 随机选择一个返回
In [6]: random.choice([1, '23', [4,5]])	# 1或者23或者[4,5]
Out[6]: [4, 5]

# 随机选择多个返回，返回的个数为函数的第二个参数
In [7]: random.sample([1, '23', [4,5]],2)	# 列表元素任意2个组合
Out[7]: [[4, 5], 1]

# 打乱列表顺序
In [9]: item = [1, 3, 5, 7, 9]

In [10]: random.shuffle(item)	# 打乱次序

In [11]: item
Out[11]: [3, 9, 1, 5, 7]

In [12]: random.shuffle(item)

In [13]: item
Out[13]: [9, 5, 1, 3, 7]

作业：

　　随机生成验证码。

import random

def v_code():
    code = ''
    for i in range(5):
        num = random.randint(0,9)
        alf = chr(random.randint(65, 90))
        add = random.choice([num, alf])
        code += str(add)
        # code = ''.join([code, str(add)])
    return code

print(v_code())

操作系统相关模块：os模块

os.makedirs('dirname1/dirname2')    可生成多层递归目录
os.removedirs('dirname1')    若目录为空，则删除，并递归到上一级目录，如若也为空，则删除，依此类推
os.mkdir('dirname')    生成单级目录；相当于shell中mkdir dirname
os.rmdir('dirname')    删除单级空目录，若目录不为空则无法删除，报错；相当于shell中rmdir dirname
os.listdir('dirname')    列出指定目录下的所有文件和子目录，包括隐藏文件，并以列表方式打印
os.remove()  删除一个文件
os.rename("oldname","newname")  重命名文件/目录
os.stat('path/filename')  获取文件/目录信息

os.system("bash command")  运行shell命令，直接显示
os.popen("bash command).read()  运行shell命令，获取执行结果
os.getcwd() 获取当前工作目录，即当前python脚本工作的目录路径
os.chdir("dirname")  改变当前脚本工作目录；相当于shell下cd


os.path
os.path.abspath(path) 返回path规范化的绝对路径
os.path.split(path) 将path分割成目录和文件名二元组返回 
os.path.dirname(path) 返回path的目录。其实就是os.path.split(path)的第一个元素 
os.path.basename(path) 返回path最后的文件名。如何path以／或结尾，那么就会返回空值。即os.path.split(path)的第二个元素
os.path.exists(path)  如果path存在，返回True；如果path不存在，返回False
os.path.isabs(path)  如果path是绝对路径，返回True
os.path.isfile(path)  如果path是一个存在的文件，返回True。否则返回False
os.path.isdir(path)  如果path是一个存在的目录，则返回True。否则返回False
os.path.join(path1[, path2[, ...]])  将多个路径组合后返回，第一个绝对路径之前的参数将被忽略
os.path.getatime(path)  返回path所指向的文件或者目录的最后访问时间
os.path.getmtime(path)  返回path所指向的文件或者目录的最后修改时间
os.path.getsize(path) 返回path的大小

注意：os.stat('path/filename')  获取文件/目录信息 的结构说明

st_mode: inode 保护模式
st_ino: inode 节点号。
st_dev: inode 驻留的设备。
st_nlink: inode 的链接数。
st_uid: 所有者的用户ID。
st_gid: 所有者的组ID。
st_size: 普通文件以字节为单位的大小；包含等待某些特殊文件的数据。
st_atime: 上次访问的时间。
st_mtime: 最后一次修改的时间。
st_ctime: 由操作系统报告的"ctime"。在某些系统上（如Unix）是最新的元数据更改的时间，在其它系统上（如Windows）是创建时间（详细信息参见平台的文档）。

os模块的属性

os.sep    输出操作系统特定的路径分隔符，win下为"\",Linux下为"/"
os.linesep    输出当前平台使用的行终止符，win下为"
",Linux下为"
"
os.pathsep    输出用于分割文件路径的字符串 win下为;,Linux下为:
os.name    输出字符串指示当前使用平台。win->'nt'; Linux->'posix'

python解释器环境相关：sys模块

sys模块是与python解释器交互的一个接口

sys.argv           命令行参数List，第一个元素是程序本身路径
sys.exit(n)        退出程序，正常退出时exit(0),错误退出sys.exit(1)
sys.version        获取Python解释程序的版本信息
sys.path           返回模块的搜索路径，初始化时使用PYTHONPATH环境变量的值
sys.platform       返回操作系统平台名称